PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用研究

摘 要 針對(duì)可編程控制器在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文以FANUC系統(tǒng)為例對(duì)數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進(jìn)行介紹，并具體分析數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)控制程序，對(duì)數(shù)控機(jī)床弱電故障的維修有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 PLC;數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0105-01

數(shù)控機(jī)床的體系結(jié)構(gòu)主要由數(shù)控裝置（CNC）、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)等組成，其中可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)中潤滑、冷卻、氣動(dòng)、液壓、和主軸換刀等系統(tǒng)的邏輯控制。

1 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數(shù)控機(jī)床用可編程控制器分兩類：一類是內(nèi)裝型PLC;另一類獨(dú)立型PLC。內(nèi)裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標(biāo)根據(jù)從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號(hào)傳送也是在CNC裝置內(nèi)部完成，目前很多廠家都采用了內(nèi)裝型PLC。數(shù)控機(jī)床用獨(dú)立型PLC一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)，是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)與PLC必須采用同一通信協(xié)議或是同一家公司的產(chǎn)品。

2）配置形式：PLC在數(shù)控機(jī)床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數(shù)控機(jī)床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數(shù)控機(jī)床用可編程控制器的輸入信號(hào)主要是開關(guān)量信號(hào)，比如行程開關(guān)、控制開關(guān)、溫度開關(guān)和壓力開關(guān)的輸入元件的輸入信號(hào);輸出信號(hào)主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號(hào)。

以FANUC系統(tǒng)為例，X信號(hào)為機(jī)床到PLC的信號(hào)，Y為PLC到機(jī)床的信號(hào);G為PLC到CNC系統(tǒng)的信號(hào);F為CNC系統(tǒng)到PLC的信號(hào)。其中，機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過I/O接口輸入至PLC中，機(jī)床到PLC的輸入信號(hào)的地址為X00～X22; PLC到機(jī)床的輸出信號(hào)的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號(hào)用于控制機(jī)床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統(tǒng)中，CNC到PLC的信號(hào)地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統(tǒng)專用），這些信號(hào)的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統(tǒng)的狀態(tài)。例如CNC系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F149.7，系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)為F149.0，伺服準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F148.6，系統(tǒng)電池報(bào)警信號(hào)為F149.2，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)為149.1以及T碼選通信號(hào)為F150.3，M碼選通信號(hào)為F150.0，S碼選通信號(hào)為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確定，信號(hào)地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實(shí)現(xiàn)CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統(tǒng)中，中間繼電器R和保持型存儲(chǔ)器D的地址號(hào)為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用舉例

數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)是采用PLC進(jìn)行控制的。下面以潤滑系統(tǒng)正常工作時(shí)的控制過程為例進(jìn)行介紹。PLC主要實(shí)現(xiàn)的控制作用：按下運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備按鈕SB8，潤滑電動(dòng)機(jī)運(yùn)行15s，檢查壓力開關(guān)SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行25min，檢查壓力開關(guān)SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動(dòng)機(jī)再運(yùn)行15s，以此循環(huán)進(jìn)行。

1）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉(zhuǎn)控制梯形圖

2）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點(diǎn)閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動(dòng)機(jī)M4啟動(dòng)運(yùn)行。

同時(shí)，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合，TM17號(hào)定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)15s。到達(dá)15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點(diǎn)分?jǐn)啵琘86.6線圈失電為0，潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

圖3 I/O開關(guān)量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時(shí)也使24D行R613.0常開觸點(diǎn)閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時(shí)24F行的R600.2常開觸點(diǎn)也閉合為1，使TM18定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)25min。到達(dá)25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點(diǎn)閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動(dòng)機(jī)M4重新啟動(dòng)運(yùn)行。上述控制過程循環(huán)進(jìn)行。

2 結(jié)束語

可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床MST功能，數(shù)控機(jī)床主軸的啟動(dòng)、停止、換向、制動(dòng)，刀具的選擇與更換，潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的控制等通常由PLC實(shí)現(xiàn)，不同公司生產(chǎn)的PLC有不同的指令系統(tǒng)，要針對(duì)不同的系統(tǒng)編制程序。

參考文獻(xiàn)

[1]廖兆榮.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統(tǒng)與機(jī)床電氣控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和研究工作。endprint

摘 要 針對(duì)可編程控制器在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文以FANUC系統(tǒng)為例對(duì)數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進(jìn)行介紹，并具體分析數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)控制程序，對(duì)數(shù)控機(jī)床弱電故障的維修有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 PLC;數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0105-01

數(shù)控機(jī)床的體系結(jié)構(gòu)主要由數(shù)控裝置（CNC）、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)等組成，其中可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)中潤滑、冷卻、氣動(dòng)、液壓、和主軸換刀等系統(tǒng)的邏輯控制。

1 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數(shù)控機(jī)床用可編程控制器分兩類：一類是內(nèi)裝型PLC;另一類獨(dú)立型PLC。內(nèi)裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標(biāo)根據(jù)從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號(hào)傳送也是在CNC裝置內(nèi)部完成，目前很多廠家都采用了內(nèi)裝型PLC。數(shù)控機(jī)床用獨(dú)立型PLC一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)，是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)與PLC必須采用同一通信協(xié)議或是同一家公司的產(chǎn)品。

2）配置形式：PLC在數(shù)控機(jī)床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數(shù)控機(jī)床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數(shù)控機(jī)床用可編程控制器的輸入信號(hào)主要是開關(guān)量信號(hào)，比如行程開關(guān)、控制開關(guān)、溫度開關(guān)和壓力開關(guān)的輸入元件的輸入信號(hào);輸出信號(hào)主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號(hào)。

以FANUC系統(tǒng)為例，X信號(hào)為機(jī)床到PLC的信號(hào)，Y為PLC到機(jī)床的信號(hào);G為PLC到CNC系統(tǒng)的信號(hào);F為CNC系統(tǒng)到PLC的信號(hào)。其中，機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過I/O接口輸入至PLC中，機(jī)床到PLC的輸入信號(hào)的地址為X00～X22; PLC到機(jī)床的輸出信號(hào)的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號(hào)用于控制機(jī)床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統(tǒng)中，CNC到PLC的信號(hào)地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統(tǒng)專用），這些信號(hào)的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統(tǒng)的狀態(tài)。例如CNC系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F149.7，系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)為F149.0，伺服準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F148.6，系統(tǒng)電池報(bào)警信號(hào)為F149.2，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)為149.1以及T碼選通信號(hào)為F150.3，M碼選通信號(hào)為F150.0，S碼選通信號(hào)為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確定，信號(hào)地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實(shí)現(xiàn)CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統(tǒng)中，中間繼電器R和保持型存儲(chǔ)器D的地址號(hào)為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用舉例

數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)是采用PLC進(jìn)行控制的。下面以潤滑系統(tǒng)正常工作時(shí)的控制過程為例進(jìn)行介紹。PLC主要實(shí)現(xiàn)的控制作用：按下運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備按鈕SB8，潤滑電動(dòng)機(jī)運(yùn)行15s，檢查壓力開關(guān)SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行25min，檢查壓力開關(guān)SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動(dòng)機(jī)再運(yùn)行15s，以此循環(huán)進(jìn)行。

1）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉(zhuǎn)控制梯形圖

2）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點(diǎn)閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動(dòng)機(jī)M4啟動(dòng)運(yùn)行。

同時(shí)，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合，TM17號(hào)定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)15s。到達(dá)15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，Y86.6線圈失電為0，潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

圖3 I/O開關(guān)量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時(shí)也使24D行R613.0常開觸點(diǎn)閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時(shí)24F行的R600.2常開觸點(diǎn)也閉合為1，使TM18定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)25min。到達(dá)25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點(diǎn)閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動(dòng)機(jī)M4重新啟動(dòng)運(yùn)行。上述控制過程循環(huán)進(jìn)行。

2 結(jié)束語

可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床MST功能，數(shù)控機(jī)床主軸的啟動(dòng)、停止、換向、制動(dòng)，刀具的選擇與更換，潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的控制等通常由PLC實(shí)現(xiàn)，不同公司生產(chǎn)的PLC有不同的指令系統(tǒng)，要針對(duì)不同的系統(tǒng)編制程序。

參考文獻(xiàn)

[1]廖兆榮.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統(tǒng)與機(jī)床電氣控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和研究工作。endprint

摘 要 針對(duì)可編程控制器在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，本文以FANUC系統(tǒng)為例對(duì)數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式以及地址分配進(jìn)行介紹，并具體分析數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)控制程序，對(duì)數(shù)控機(jī)床弱電故障的維修有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞 PLC;數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）22-0105-01

數(shù)控機(jī)床的體系結(jié)構(gòu)主要由數(shù)控裝置（CNC）、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)等組成，其中可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)中潤滑、冷卻、氣動(dòng)、液壓、和主軸換刀等系統(tǒng)的邏輯控制。

1 數(shù)控機(jī)床用可編程控制器類型、配置形式及與外部的信息交換

1）數(shù)控機(jī)床用可編程控制器分兩類：一類是內(nèi)裝型PLC;另一類獨(dú)立型PLC。內(nèi)裝型PLC是作為CNC裝置帶有的PLC功能，性能指標(biāo)根據(jù)從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定，PLC與CNC之間的信號(hào)傳送也是在CNC裝置內(nèi)部完成，目前很多廠家都采用了內(nèi)裝型PLC。數(shù)控機(jī)床用獨(dú)立型PLC一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，裝在插板式籠箱內(nèi)，是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)與PLC必須采用同一通信協(xié)議或是同一家公司的產(chǎn)品。

2）配置形式：PLC在數(shù)控機(jī)床上有4種常見的配置形式，如圖1所示。

圖1 PLC在數(shù)控機(jī)床上的配置形式

3）PLC與外部的信息交換及地址分配：數(shù)控機(jī)床用可編程控制器的輸入信號(hào)主要是開關(guān)量信號(hào)，比如行程開關(guān)、控制開關(guān)、溫度開關(guān)和壓力開關(guān)的輸入元件的輸入信號(hào);輸出信號(hào)主要是繼電器、接觸器、電磁閥等輸出元件所需要的輸出信號(hào)。

以FANUC系統(tǒng)為例，X信號(hào)為機(jī)床到PLC的信號(hào)，Y為PLC到機(jī)床的信號(hào);G為PLC到CNC系統(tǒng)的信號(hào);F為CNC系統(tǒng)到PLC的信號(hào)。其中，機(jī)床側(cè)的開關(guān)量信號(hào)通過I/O接口輸入至PLC中，機(jī)床到PLC的輸入信號(hào)的地址為X00～X22; PLC到機(jī)床的輸出信號(hào)的地址為Y48～Y53以及Y80～Y95（這些信號(hào)用于控制機(jī)床的指示燈、直流繼電器線圈等）。

在FANUC系統(tǒng)中，CNC到PLC的信號(hào)地址為F148～F199（用戶專用）和F250～F299（系統(tǒng)專用），這些信號(hào)的功能是固定的，用戶通過梯形圖確定CNC系統(tǒng)的狀態(tài)。例如CNC系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F149.7，系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)為F149.0，伺服準(zhǔn)備就緒信號(hào)為F148.6，系統(tǒng)電池報(bào)警信號(hào)為F149.2，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)為149.1以及T碼選通信號(hào)為F150.3，M碼選通信號(hào)為F150.0，S碼選通信號(hào)為F150.2等。

PLC送至CNC的信息也由開關(guān)量信號(hào)或寄存器完成，所以PLC送至CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確定，信號(hào)地址為G100～G147和G200～G249，用戶可通過梯形圖實(shí)現(xiàn)CNC各種功能的控制。另外，在FANUC系統(tǒng)中，中間繼電器R和保持型存儲(chǔ)器D的地址號(hào)為D300～R699。

2 FANUC-PLC指令在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用舉例

數(shù)控機(jī)床潤滑系統(tǒng)是采用PLC進(jìn)行控制的。下面以潤滑系統(tǒng)正常工作時(shí)的控制過程為例進(jìn)行介紹。PLC主要實(shí)現(xiàn)的控制作用：按下運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備按鈕SB8，潤滑電動(dòng)機(jī)運(yùn)行15s，檢查壓力開關(guān)SP2是否合上，SP2已合上后潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行25min，檢查壓力開關(guān)SP2是否打開，SP2已打開后潤滑電動(dòng)機(jī)再運(yùn)行15s，以此循環(huán)進(jìn)行。

1）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制梯形圖和I/O接口示意圖見圖2，圖3。

圖2 FANUC-PLC主軸正反轉(zhuǎn)控制梯形圖

2）潤滑系統(tǒng)正常工作的控制分析：

按下SB8，23N行X17.7常開觸點(diǎn)閉合，使Y86.6線圈得電，23P行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，中間繼電器KA4線圈接通，KA4常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM4線圈得電，潤滑電動(dòng)機(jī)M4啟動(dòng)運(yùn)行。

同時(shí)，Y86.6線圈得電使得24A行Y86.6常開觸點(diǎn)閉合，TM17號(hào)定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)15s。到達(dá)15s后24A行TM17（R613.0）為1，23P行的R613.0常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，Y86.6線圈失電為0，潤滑電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

圖3 I/O開關(guān)量接口示意圖

24A行TM17（R613.0）為1同時(shí)也使24D行R613.0常開觸點(diǎn)閉合，使輸出R600.2為1并自鎖。同時(shí)24F行的R600.2常開觸點(diǎn)也閉合為1，使TM18定時(shí)器定時(shí)開始，定時(shí)25min。到達(dá)25min后，23O行TM18（R613.1）常開觸點(diǎn)閉合，Y86.6線圈再次得電并自鎖，潤滑電動(dòng)機(jī)M4重新啟動(dòng)運(yùn)行。上述控制過程循環(huán)進(jìn)行。

2 結(jié)束語

可編程控制器主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床MST功能，數(shù)控機(jī)床主軸的啟動(dòng)、停止、換向、制動(dòng)，刀具的選擇與更換，潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的控制等通常由PLC實(shí)現(xiàn)，不同公司生產(chǎn)的PLC有不同的指令系統(tǒng)，要針對(duì)不同的系統(tǒng)編制程序。

參考文獻(xiàn)

[1]廖兆榮.數(shù)控機(jī)床電氣控制[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]李清新.伺服系統(tǒng)與機(jī)床電氣控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介

李雯（1982-），女，工程碩士，高校講師，主要從事機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)和研究工作。endprint